懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯流程設(shè)計

3000噸/年聚氯乙烯懸浮聚合工藝設(shè)計摘要本設(shè)計為年產(chǎn)3000噸聚氯乙烯聚合工藝設(shè)計，整個設(shè)計文件由設(shè)計說明書和設(shè)計圖紙兩部分組成。在設(shè)計說明書中，簡單介紹了聚氯乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、性能和主要用途，著重介紹以懸浮聚合法作為聚合的工藝生產(chǎn)方法。在設(shè)計過程中，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進(jìn)行了較為詳細(xì)的物料衡算和熱量衡算和聚合釜計算，對設(shè)備進(jìn)行了工藝計算和選型，同時對整個裝置進(jìn)行了簡單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價。繪制了相應(yīng)的設(shè)計圖紙，設(shè)計圖紙包括工藝流程圖、聚合釜裝配圖。關(guān)鍵詞：聚氯乙烯，懸浮聚合工藝，干燥，單體，生產(chǎn)工藝AbstractThedesignforthe3,000tonsofPVCpolymerizationprocessdesignthroughoutthedesignfileiscomposedbytwopartsofthedesignspecificationanddesigndrawings.Inthedesignmanual,abriefintroductionofPVCproductionstatus,developmenttrends,performance,andthemainpurposeshighlightedbysuspensionpolymerizationasthepolymerizationprocessproductionmethods.Inthedesignprocess,accordingtotherequirementsofthedesigntaskbooktoconductamoredetailedmaterialbalanceandheatbalanceandthethepolymerizercalculationprocesscalculationandselectionofequipment,asimpletechno-economicevaluationoftheentiredevice.Drawingofthedesigndrawings,designdrawingsincludingprocessflowdiagramofthepolymerizationreactorassemblydrawing.Keywords:PVC,suspensionpolymerizationprocess,dry,monomer,productionprocess目錄前言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯單體（VCM）均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過提煉、塑化、成型加工成各種材料。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人類生活中起著舉足輕重的作用，因此PVC的生產(chǎn)和技術(shù)的改進(jìn)越來越受到現(xiàn)代人的關(guān)注！本設(shè)計是以氯乙烯單體為原料，對年產(chǎn)能力為3000噸的PVC聚合工藝設(shè)計，以株化集團(tuán)PVC廠為理論資料，并收集有關(guān)的化工設(shè)計資料作參考，按課程設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計。本設(shè)計的內(nèi)容是在簡要介紹聚氯乙烯發(fā)展?fàn)顩r及其性質(zhì)、用途，工藝方法選擇的基礎(chǔ)上，重點介紹了采用懸浮聚合法生產(chǎn)PVC的工藝過程，產(chǎn)量為年產(chǎn)3000噸。設(shè)計的主要內(nèi)容有：1.產(chǎn)品及原材料說明；2.生產(chǎn)方案的比較與選擇；3.物料衡算與熱量衡算；4.聚合釜計算；5.附屬設(shè)備的設(shè)計及選型；5.經(jīng)濟(jì)效益分析。設(shè)計圖紙包括1張工藝流程圖；1張聚合釜裝配圖。本設(shè)計旨在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實踐，熟悉工藝流程、生產(chǎn)方案的選擇、設(shè)備的選型等，掌握工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算、設(shè)備的計算、選型，對參考文獻(xiàn)的查閱與學(xué)習(xí)等的方法。由于設(shè)計者的理論知識有限，設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，在設(shè)計的過程中難免會有一些不足和錯誤之處，敬請各位老師指評指正。第1章產(chǎn)品及原料說明1.1產(chǎn)品性質(zhì)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1.1.1名稱及其結(jié)構(gòu)名稱懸浮法聚氯乙烯樹脂簡稱PVC（PolyinyChloride）分子式和結(jié)構(gòu)式：分子式：結(jié)構(gòu)式為：其中n為平均聚合度，一般為350—8000分子量30000—1000001.1.2產(chǎn)品性能典型的物理性質(zhì)外觀﹕白色粉末密度﹕1.35—1.45g/cm3表觀密度﹕0.4—0.65g/cm3比熱容﹕1.045—1.463J/（g.℃）熱導(dǎo)率﹕2.1kW/（m.K）顆粒大小﹕懸浮聚合60-150μm本體聚合﹕30—80μm糊樹脂﹕0.1-2μm摻混﹕20-80μm熱性能無明顯熔點85℃以下呈玻璃態(tài)，85-175℃呈彈態(tài)，175-190℃為熔融狀態(tài)，190-200℃屬粘流態(tài)，軟化點﹕75-85℃，加熱到130℃以上時變成皮革狀，同時分解變色，長期加熱后分解脫出氯化氫。燃燒性能PVC在火焰上能燃燒，并降解釋放出HCl，CO和苯等低分子量化合物，離火自熄。電性能PVC耐電擊穿，它對于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美，其介電性能與溫度，增塑性，穩(wěn)定性等因素有關(guān)。老化性能較耐老化，但在光照（尤其光波長為270-310nm時）和氧化作用下會緩慢分解，釋放出HCl，形成羰基，共軛雙鍵而變色?；瘜W(xué)穩(wěn)定性在酸，堿和鹽類溶液中較穩(wěn)定。耐溶劑性除了芳烴（苯，二甲苯），苯胺，二甲基酰胺，四氫呋喃，含氯烴（二氯甲烷，四氯化碳，氯化烯）酮，酯類以外，對水，汽油和酒精均穩(wěn)定。機(jī)械性能聚氯乙烯抗沖擊強度較高，常溫常壓下可達(dá)10MPa。[1]1.1.3產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)PVC生產(chǎn)中所需主要原料的規(guī)格表1-1PVC的物理性能性能結(jié)晶數(shù)據(jù)/mm工業(yè)PVC單晶結(jié)晶度/%聚合后熔體密度（未復(fù)配）（g/㎝3）總體晶體泊松比（硬PVC）折射率指標(biāo)正交晶系，每個晶胞兩個單體b0.540.5241.9a1.061.024c0.510.5084.91.391.530.411.54837×10-30.92玻璃化溫度/℃線膨脹系數(shù)（未增塑）/℃-1比熱容/（J/g·℃）硬PVC23℃50℃80℃120℃增塑的PVC（50份DOP）1.051.451.631.881.541.671.751.8817.5×10-42023℃52℃80℃120℃熱導(dǎo)率（未增塑）/[J/(㎝·s·℃)]介電強度/（kv/mm）溶解度參數(shù)/(J/㎝3)0.51.2單體氯乙烯（VCM）的性質(zhì)純度﹕≥99.98%（wt）HCL含量﹕≤1ppm（wt）鐵含量﹕≤1ppm（wt）水含量﹕≤60ppm（wt）醛含量﹕≤5.0ppm（wt）壓力為0.6MPa，溫度為常溫。VCM主要性質(zhì)氯乙烯分子式為C2H3Cl，分子量62.51，常溫常壓下為無色，帶有甜香味氣體，易燃易爆，遇到空氣可形成燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為4－22%，有毒，性質(zhì)活潑，能起加成反應(yīng)和易起聚合反應(yīng)。沸點（0.1MPa）為-139℃，熔點為-159.7℃。聚合放熱量1554KJ/kg.m，聚合時的體積收縮率為35%。導(dǎo)熱系數(shù)﹕0.17956J/（㎡.S.K）。液體導(dǎo)熱系數(shù)：（20℃）0.142J/（㎡.S.K）。[1]表1-2VCM物理性質(zhì)溫度℃密度kg/m3比熱容KJ/(kg.℃)205057701.3521.531.571.63837表1-3水的物理性質(zhì)溫度℃密度kg/m3比熱容KJ/(kg.℃)導(dǎo)熱系λ×102粘度×105/Pa.s普蘭德數(shù)Prw/(m.℃)10304057999.7995.7992.2986.64.1914.1744.1744.17557.4561.7663.3865.13130.7780.0765.6049.39.524.321.3聚氯乙烯配方表1-4聚氯乙烯生產(chǎn)配方[3]原料名稱氯乙烯相對分子質(zhì)量62.50摩爾比1.0質(zhì)量/kg62.5投料量/kg100軟水聚乙烯醇18.026.9125.00.752001.2IPP（引發(fā)劑）206.191.21×10-30.250.4抗魚眼劑由于用量較少，故可忽略不計防粘釜劑丙酮縮氨基硫脲（終止劑）第2章聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程設(shè)計2.1聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡述懸浮聚合過程是向聚合釜中加入無離子水和懸浮劑，加入引發(fā)劑后密封聚合釜，真空脫除釜內(nèi)空氣和溶于物料中的氧，然后加入單體氯乙烯之后開始升溫、攪拌、反應(yīng)開始后維持溫度在50℃左右，壓力0.88~1.22MPa，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%左右開始降壓，在壓力降至0.13~0.48MPa時即可停止反應(yīng)。聚合完畢后抽出未反應(yīng)單體、漿料進(jìn)行氣提，回收氯乙烯單體。抽出氣體后的漿料進(jìn)行離心分離，使氯乙烯含水25%，再進(jìn)入干燥器干燥至含水0.3%~0.4%，過篩后即得產(chǎn)品。聚合釜中，使用表面張力和用量均較小的分散劑，聚合的中后期采用高速攪拌，有利于生成體積較大、表面膨脹、表皮多孔、內(nèi)部疏松的樹脂顆?！杷尚蜆渲?。反之，則生成緊密型樹脂。2.2聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程操作步驟2.2.1聚合單元首先將加熱到48℃左右的去離子水由泵計量后加入到聚合釜中，分散劑配成一定濃度溶液，在攪拌下由泵經(jīng)計量后加入聚合釜內(nèi)（也可由人孔直接投入），其他助劑配制成溶液通常由人孔投加，然后關(guān)閉人孔蓋，通入氮氣試壓及排除系統(tǒng)中氧氣，或借抽真空及充入氯乙烯方法。最后將新鮮氯乙烯與回收后經(jīng)處理的氯乙烯依一定比例（回收的VCM占總量的10%），送入計量槽內(nèi)計量，再經(jīng)單體過濾器過濾后加入釜內(nèi)，開啟多級往復(fù)泵將引發(fā)劑計量后加入釜中。加料完畢后，于釜夾套內(nèi)通入熱水將釜內(nèi)物料升溫至規(guī)定的溫度（57℃）。當(dāng)氯乙烯開始聚合反應(yīng)并釋放出熱量時，夾套內(nèi)改通冷卻水以及時移除反應(yīng)熱，并使反應(yīng)溫度控制在57±0.2℃，直至反應(yīng)結(jié)束。當(dāng)釜內(nèi)單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%以上，這時釜內(nèi)聚合壓力為0.5MPa，由計量泵向釜內(nèi)加入一定量的終止劑，未反應(yīng)的氯乙烯單體經(jīng)自壓回收后，當(dāng)壓力降至2.9Kpa時，將釜內(nèi)漿料升溫至70℃左右，進(jìn)行真空回收，真空度為500mmHg～550mmHg，最后漿料中的氯乙烯含量在700μg/g。然后進(jìn)入放料操作。2.2.2汽提、干燥工序由聚合釜排出的漿料，為降低殘留在其中的氯乙烯和減少氯乙烯對環(huán)境的污染，用泵打入出料槽除去其中的大塊物料，再將其送入汽提塔，在塔內(nèi)與由塔底上升的蒸汽在塔板上進(jìn)行逆流傳質(zhì)過程。該塔為真空操作，用真空泵維持塔頂?shù)恼婵斩龋⒁源藖肀ＷC塔頂?shù)臏囟?。塔頂逸出的含氯乙烯氣?jīng)冷凝，未凝的氯乙烯含氧量在1%以下時，經(jīng)真空泵送至氯乙烯氣柜備用。塔釜之漿料含氯乙烯約400μg/g，經(jīng)熱交換器冷卻后進(jìn)入混料槽，再送往離心機(jī)進(jìn)行離心分離。離心分離后PVC濾餅含水量為23%～27%，經(jīng)濾餅分散器機(jī)械分散并均勻地加入干燥器中進(jìn)行干燥。干燥器內(nèi)帶有內(nèi)加熱和內(nèi)冷卻。第1～5室為干燥室，用熱水盤管和熱風(fēng)干燥，第6室為冷卻室。干燥后的氯乙烯樹脂含水量為0.3%～0.4%。經(jīng)過篩除去大顆粒，再由氣流輸送至貯料倉，最后由包裝單元進(jìn)行包裝。[12]2.2.3VC回收工序VC回收工序包括VC氣體回收至氣柜、VC氣體壓縮、精餾等部分。自壓回收的氯乙烯，經(jīng)VC氣體洗滌塔以除去氣體飛沫中夾帶的PVC，然后經(jīng)氣體冷卻器進(jìn)入氣柜，真空回收的VCM，用回收風(fēng)機(jī)抽至氣柜。由氣柜出來的VC氣體送至脫濕塔，用5℃的冷凍鹽水進(jìn)一步冷凝，兩個冷凝器所冷凝的VC送至精餾塔進(jìn)行精餾，所得的精氯乙烯經(jīng)過濾后，按比例送入氯乙烯計量槽與新鮮氯乙烯混合供聚合使用，未凝的氣體送至焚燒爐處理，塔釜的高沸物排放至塔底液罐中，加熱以進(jìn)一步回收部分氯乙烯。圖2-1聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程第3章物料衡算3.1車間物料衡算3.1.1主要工藝參數(shù)①產(chǎn)品類型：選用疏松型。②聚合反應(yīng)時間：5h③聚合溫度：57OC④操作周期：9h3.1.2生產(chǎn)任務(wù)的計算年產(chǎn)3000噸聚氯乙烯，以300個工作日計，每年工作8000小時，假設(shè)各單元操作都連續(xù)進(jìn)行，采用倒推法根據(jù)收率或損失率計算出原料投料，然后按單元操作順序?qū)Ω鲉卧僮鬟M(jìn)行物料衡算。聚氯乙烯小時生產(chǎn)量（8000h）計：8000×0.998÷0.96×100÷08000=72.3287(kg/h)(以1小時為計算基準(zhǔn)，以下計算中不再寫h_1)聚合物轉(zhuǎn)化率為83%83%x=72.3287x=86.9864(kg)即每小時要生產(chǎn)純VCM86.9864kg產(chǎn)物氣冷凝，精餾等收率為96.6%進(jìn)入精餾系統(tǒng)的VCM的量：86.9864÷96.6%=90.1267(kg)90.1267÷62.5=1.44(kmol)表2-1乙烯懸浮聚合操作周期工序設(shè)計值/min1、水相加料2、抽真空3、加VCM3015154、加熱到570C5、恒溫聚合時間6、回收單體7、出料3030060308、清釡60聚合周期540（9h）3.1.3投入單體的計算投入單體的計算：投料系數(shù)為0.80、釡的體積為20m3、在20攝氏度時，ρVCM=911kg/m3ρH2O=997.7kg/m3設(shè)每次投入單體的質(zhì)量為X則X/911+1.8X/997.7=20×0.80以20m3釡為例，每次投入單體5513.7kg。因轉(zhuǎn)化率為90%,則反應(yīng)得到樹脂G1=5513.7×90%=4962.4kg,回收時損失的VCM為0.25%則G2=4962.4×0.25%=12.4kg放空時損失為0.51%，則G3=4962.4×0.51%=25.3kg漿料損失為0.05%，則G4=4962.4×0.05%=2.5kg汽提損失為0.1%，則G5=4962.4×0.1%=0.5kg離心干燥損失為0.38%，則G6=4962.4×0.38%=18.9kg精餾時損失為3.5%，則G7=4962.4×3.5%=173.7kg包裝時損失為0.21%，則G8=4962.4×0.21%=10.4kg反應(yīng)前物料G=5513.7kg，根據(jù)物料平衡原理：G=G1+G2+···+G9=4962.4+12.4+25.3+2.5+0.5+18.9+173.7+10.4+307.6=5513.7kg3.2聚合釜的物料衡算3.2.1釡數(shù)及投料系數(shù)的臺數(shù)的確定因為每臺釡年平均要工作8000小時，而每生產(chǎn)一次的周期為9小時，年投料量（VCM）為噸，每釡的出料量為噸，選擇投料系數(shù)為0.8，先用80m3的標(biāo)準(zhǔn)釡，VVCM=×1000/837=m3V水=1.8××1000/997.7=m3所需要釡的臺數(shù)為(數(shù)為0.63+)/(80×0.8×(8000/9))=臺，取整數(shù)為3臺。調(diào)整后的投料系實際的投料系數(shù)計算：(+)/(80×3×800)=可取0.63每個釡所需的VCM的體積為：/(3×(8000/9))=m3每釡所需的水的體積為：根據(jù)表1-2原料的配方得表3-2原料配方/(3×(8000/9))=m3原料重量，kgVCM水9924.6引發(fā)劑220.548分散劑441.096其他助劑適量55聚合釜的生產(chǎn)計算以20m3釡生產(chǎn)為例，分述如下：（1）投料投料溫度為20℃，單體4.53m3，水6.97m3，投料體積4.53+6.97=11.5m3；空余（氣相）體積=20-11.5=8.5m3（2）升溫升溫到期60℃，單體重度d依溫度t變化d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2得：20℃時d=0.910；57℃時d=0.83單體在57℃時體積增加到：4.53×0.91/0.83=4.97m3物料總體積：4.97+6.97=11.94m3空余（氣相）體積：20-11.94=8.06m3（3）反應(yīng)結(jié)束：轉(zhuǎn)化率為90%，樹脂真實密度為1.4kg/m3則此時樹脂體積：4.53×90%×0.83/1.4=2.417m3未聚合單體體積：4.53×0.1=0.453m3物料總體積：6.97+2.417+0.453=9.840m3空余（氣相）體積：20-9.840=10.160m3表3-3物料衡算匯總表損失篩分干燥離心混料汽提出料聚合損失率/%0.21損失前的重量/t30050.010.13010.23017.73018.03021.03021.33045.20.0010.79第4章熱量衡算4.1聚合釜熱量衡算4.1.1參數(shù)設(shè)定QT——設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)物料與外界交換熱量之和(傳入熱量為正，傳出熱量為負(fù)），KJ；Q1——由于物料溫度變化，系統(tǒng)與外界交換的熱量（升溫為正，降溫為負(fù)），KJ；Q2——由于物料發(fā)生各種變化，系統(tǒng)與外界的交換的熱量（吸熱為正，放熱為負(fù)），KJ；Q3——由于設(shè)備溫度改變，系統(tǒng)與外界交換的熱量（設(shè)備升溫為正，設(shè)備降溫為負(fù)），KJ；Q4——設(shè)備向外界環(huán)境散失的熱量（操作溫度高于環(huán)境溫度為正，操作溫度低于環(huán)境溫度為負(fù)），KJ。根據(jù)熱量守恒定律，得QT=Q1＋Q2＋Q3＋Q4其中Q1=Q2=W?Hr?x/MQ3=ΣWiCPi?TmQ4=3.6×ΣAiαi(Ti－T0)×t固體和液體熱容可以采用柯普定律[5]計算C(KJ/Kg.℃)=4.184×Ca×n/M式中Ca——基團(tuán)的比熱容，KJ/(Kg.℃)n——分子中同一元素的原子數(shù)M——化合物的分子量，Kg/Kmol單體的熱容可以采用Missenard法基團(tuán)貢獻(xiàn)值[6]計算表4-1Missenard法基團(tuán)貢獻(xiàn)值基團(tuán)—CH3—CH——O—O=C—O13.8—C=O10.2貢獻(xiàn)J/mol·K9.555.77.0則IPP的比熱為：C1=4.184×（9.55×4+5.7×2+7.0+13.8×2+10.2×2）/206.19=2.12KJ/(Kg.℃)經(jīng)查有關(guān)資料知：氯乙烯的比熱為：C3=1.59KJ/(Kg.℃)水的比熱為：C4=4.18KJ/(Kg.℃)聚乙烯醇比熱為：C5=1.67KJ/(Kg.℃)聚氯乙烯的比熱為：C6=0.9675KJ/(Kg.℃)表4-2物料比熱表（KJ/(Kg.℃)）物料種類IPP比熱KJ/(Kg.℃)2.12氯乙烯水1.594.18聚乙烯醇聚氯乙烯1.670.9675氯乙烯的聚合熱為：95.88KJ/mol=1534KJ/kg4.1.2混合熱和攪拌熱的考慮由于溶質(zhì)的量很少，混合熱可忽略不計。攪拌設(shè)備中的物料為低黏度流體，攪拌熱也可忽略不計。4.2回流冷凝器熱負(fù)荷的考慮由于反應(yīng)中嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度恒定，冷凝器中的回流量極少，所以對冷凝器熱負(fù)荷不予考慮。4.3物料帶入聚合釜的熱量以0℃的一批物料為基準(zhǔn)，設(shè)進(jìn)料溫度為20℃，則物料帶入聚合釜的熱量為：Q1=2.12×31.3128×20+1.59×104375.957×20+4.18×146126.34×20+1.67×22.9627×20=1.5537×107KJ4.4聚合反應(yīng)放出的熱量以一批物料為基準(zhǔn)，則聚合反應(yīng)放出的熱量為：Q2=24.64×86632.0443=2.135×106KJ4.5物料帶出聚合釜的熱量以一批物料0℃為基準(zhǔn)，物料流出的溫度為60℃，則物料升溫所需要的熱量為：Q3=（2.12×31.3+0.9675×86632.0443+4.18×146126.34+1.67×22.9627+1.59×17743.9127）×（60-0）=4.34×107KJ4.6反應(yīng)過程需要加入的熱量根據(jù)熱量衡算進(jìn)入系統(tǒng)的熱量=出系統(tǒng)的熱量，則反應(yīng)過程所需加入的熱量為（設(shè)熱損失為10%）：?Q=（Q3+Q2-Q1）/（1-10%）=（4.34×107+2.135×106-1.5537×107）/90%=3.318×107kJ4.7加熱水的用量:根據(jù)式:Q=mCPΔT得m=Q/CPΔT熱水進(jìn)口溫度為99℃,出口溫度為60℃。水CP=4.22kJ/kg.Km=3.318×107/4.22×39=2.02×105kg4.8冷卻水的用量：根據(jù)式:Q=mCPΔT得m=Q/CPΔT冷卻水進(jìn)口溫度為29℃,出口溫度為26℃。水CP=4.22kJ/kg.Km=2.14×106/4.22×3=1.69×105kg表4-3整套裝置的熱量衡算表：傳入熱量（×105KJ）傳出熱量（×105KJ）物料帶入聚合釜的熱量155Q1聚合反應(yīng)放出的熱量Q219.6434物料帶出的熱量Q3反應(yīng)過程需要加入的熱量Q4損失熱量Q5Σ331.778486.77833.1778486.778加熱水用量冷卻水用量2.02kg1.69kg4.9傳熱面積①最高熱負(fù)荷QmaxQmax=330GR/t57℃時T1/2(EHP)=2h查表得熱負(fù)荷分布指數(shù)R=1.4Qmax=330×52.5×1000×1.05×1.4/4.5=7835.7KW②平均溫差ΔtΔt=(47-17)/In(47/17)=30℃③總傳熱面積FF=Q/KΔt=7835.7×1000/(200×30)=1305.95m2表4-4熱量衡算匯總表物料帶入熱量Q1/（KJ/h）聚合熱Q2水/（KJ/h）攪拌熱△H/（KJ/h）1.03×1055.3×106586800物料升溫吸熱Q3/（KJ/h）物料帶出熱Q4/（KJ/h）釜表面散熱Q5/（KJ/h）冷卻水帶走熱Q6/（KJ/h）循環(huán)水用量W/（KJ/h）1.64×1053.4×1052.65×1062.84×1062.3×104第5章設(shè)備工藝設(shè)計5.1聚合釜的設(shè)計5.1.1生產(chǎn)周期或生產(chǎn)批數(shù)2P·d-15.1.2根據(jù)年產(chǎn)量確定每批進(jìn)料量W=250556.5725kg/P5.1.3選擇反應(yīng)器裝料系數(shù)φ=VR/VT[7]（φ取0.85）VR——反應(yīng)液體積，m3VT——反應(yīng)器實際體積，m35.1.4計算反應(yīng)器體積氯乙烯密度[12]ρ1=0.831×103kg/m3過氧化二碳酸二異丙酯密度[12]ρ2=1.08×103kg/m3聚乙烯醇密度[12]ρ3=1.0002×103kg/m3水密度[12]ρ4=1.00×103kg/m3算得ρm=0.9393×103kg/m3ρm——反應(yīng)液混合密度，kg·m-3VR=W/ρm=250556.5725/0.9393×103=266.748m3VT=266.748/0.85=313.821m3VTi=VT/nTVTi=313.821/10=31.38m3取聚合釜VN=32m3取D=2650mm，則直邊高H=5000mm每一米圓筒容積Vt=32/5=6.4m3釜體實際高度H1=H+2×D/4=5+2×2.65/4=6.4m5.1.5聚合釜壁厚的計算由公式[15]S=得：式中：Pc—計算壓力，取Pc=1.1MPa；Di=2650mm；ф=0.9；設(shè)計溫度為150℃查[8]得16MnR在150℃的[σ]t=170MPaS=1.1×2650/（2×170×0.9-1.1）=9.58mm取腐蝕余量C2=1.1mm，鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm，則Sn=S+C1+C2=9.58+0.8+1.1=11.48mm圓整后取Sn=12mm。復(fù)驗Sn×6%=12×0.06=0.72mm＜0.8mm，故不能取C1=0.8，取C1=0.7重新計算：Sn=S+C1+C2=9.58+0.7+1.1=11.38mm，圓整后取Sn=12mm。復(fù)驗，Sn×6%=12×0.06=0.72mm＞0.7mm，故最后取C1=0.7mm。該聚合釜體可用12mm厚的16MnR鋼板制造。因為內(nèi)壓要比外壓大，所以按強度計算內(nèi)筒的壁厚一定能滿足外壓穩(wěn)定的要求。因此，本設(shè)計中未做外壓的設(shè)計。5.2